KADAMM ЦТ-К — Криотермостаты нагрев и охлаждение 200–300 л

Криотермостаты пилотного класса KADAMM ЦТ-К 200–300 л рассчитаны на рубашки стеклянных и нержавеющих реакторов на 150, 200 и 300 л. Теплоноситель один и тот же прибор и греет до +200 °C, и охлаждает до −40 или −80 °C, держа уставку в ±0.1 °C. Насос на 750 Вт выдаёт 80 л/мин при напоре 22 м: такого запаса хватает, чтобы прогнать жидкость через шланги и рубашку реактора 200 л и вернуть в бак, не теряя расхода. Нагреватель — 18 кВт в исполнениях −40 °C и 24 кВт в исполнениях −80 °C; партия 100–130 л в рубашке выходит на режим примерно так же быстро, как в лабораторном масштабе. Сеть — трёхфазная 380 В. Допустимая вязкость теплоносителя до 500 сСт позволяет работать на силиконовых маслах и закрывать одной заливкой весь интервал от −80 до +200 °C.

Что входит в ряд 200–300 л: баки двух размеров, холод двух уровней и четыре взрывозащищённых (Ex) машины

Артикулов в карточке шесть. Под реакторы 150–200 л идут стандартные KADAMM ЦТ-К200-40 и ЦТ-К200-80: бак 50 л, во внутреннем контуре нагревается 30 л; первый работает в диапазоне −40…+200 °C с нагревом 18 кВт, второй — −80…+200 °C с 24 кВт, а без нагрузки баки опускаются до −40 °C и −82 °C. Взрывозащищённые KADAMM ЦТ-К200-40Ex и ЦТ-К200-80Ex имеют те же бак, насос и нагрев и в базовой комплектации снабжены PLC-модулем с портом USB. Крупнейшие в ряду — KADAMM ЦТ-К300-40Ex и ЦТ-К300-80Ex для реакторов 300 л: бак 80 л (нагреваемый объём 50 л) плюс отдельный масляный бак 800×800×800 мм; эти машины делаются только взрывозащищёнными и тоже идут с PLC и USB. Общее для всех шести — насос 750 Вт (80 л/мин, 22 м), стабильность ±0.1 °C и сеть 380 В. Холодопроизводительность, тип хладагента, габариты и массу в этом диапазоне подтверждает паспорт при заказе, уточняйте их у менеджера. Если реактор на 100 л, смотрите карточку KADAMM ЦТ-К100, если на 50 л — карточку KADAMM ЦТ-К50.

Почему с глубиной холода растёт и нагрев: исполнения на 18 и 24 кВт

То, что исполнения −40 и −80 °C отличаются мощностью нагрева, — не случайность, а следствие конструкции. Температур −80 °C достигают двухступенчатой каскадной схемой, поэтому холодильная машина здесь мощнее; и возврат из глубокого холода к температуре нагрева обходится дороже по энергии: с −80 °C, а не с −40, приходится поднимать 30 л теплоносителя контура, жидкость в рубашке и сам сосуд с продуктом. Нагрев у исполнения −80 поэтому взят 24 кВт вместо 18 кВт — так цикл «холодная загрузка — нагрев — реакция — охлаждение на кристаллизацию» длится у обоих приборов примерно одинаково. Практический вывод: глубину холода определяет только температура процесса, а опасаться, что более холодный прибор будет дольше греть, не нужно. Та же физика работает и в обратную сторону: при снижении температуры теплоносителя холодопроизводительность компрессорной машины уменьшается, и на нижней границе от мощности, доступной при +20 °C, остаётся небольшая часть. Отсюда запас по глубине — минимум 10 °C: процесс при −30 °C ставят на исполнение −40, при −50…−70 °C — на исполнение −80. Контур регулируется PID по датчику бака; если подключить внешний PT100 в реакторе, прибор поддерживает температуру самой среды с точностью ±0.5 °C — для экзотермических стадий это ценнее, чем ±0.1 °C по баку.

Гидравлика рубашки на пилотном объёме: подача 80 л/мин, напор 22 м

Рубашка реактора на 150–300 л вмещает десятки литров теплоносителя, а её длинный кольцевой канал огибает сосуд и выходит верхним штуцером намного выше бака термостата: высота рам стеклянных реакторов 150–200 л составляет 2.7–2.8 м. От насоса требуется сразу три вещи — поднять столб жидкости, справиться с сопротивлением рубашки и шлангов и дать такой расход, чтобы разница температур на входе и выходе рубашки была небольшой. Если расхода не хватает, низ сосуда прогревается быстрее верха, а продукт у стенки перегревается. Под эту гидравлику и рассчитан насос 750 Вт: 80 л/мин подачи и 22 м напора. Предел вязкости среды до 500 сСт говорит о том, что и на холоде, когда силиконовое масло густеет, расход не падает. Что из этого следует на практике: сечение шлангов подбирают под штуцеры прибора, длину делают минимальной, а при работе ниже 0 °C шланги теплоизолируют — без этого холод частично уходит в помещение и на поверхности нарастает иней. Заливать нужно 50 или 80 л в бак плюс объём рубашки и шлангов; подходящий теплоноситель для каждого диапазона указан в FAQ ниже.

Взрывозащита Ex, PLC и USB: журнал процесса в опасной зоне

Из шести артикулов взрывозащищённых четыре — KADAMM ЦТ-К200-40Ex, ЦТ-К200-80Ex, ЦТ-К300-40Ex и ЦТ-К300-80Ex. Их ставят прямо у реактора во взрывоопасной зоне, где идёт работа с ЛВЖ — эфирами, углеводородами, спиртами, низкокипящими хлорпроизводными. Стандартным ЦТ-К200-40 и ЦТ-К200-80 место за пределами зоны: к рубашке их подключают шлангами, и на пилотном объёме это оборачивается длинной трассой и частичной потерей напора. PLC-модуль входит в Ex-исполнения штатно и даёт многоступенчатые программы температура–время, дистанционное управление и выгрузку журнала по USB. На пилотном участке без этого не обойтись: температурная запись рубашки во времени — часть протокола партии, а ступенчатое охлаждение при кристаллизации повторяется без того, чтобы оператор стоял у прибора. Для стандартных исполнений PLC и USB заказываются опцией. Маркировку взрывозащиты, категорию зоны и подтверждающие документы указывают в паспорте конкретной поставки — до заказа их стоит уточнить у менеджера.

Подбор криотермостата под реактор 150–300 л

KADAMM подбирает криотермостаты так: объём бака — под рубашку реактора, глубину холода — под нужную температуру среды плюс не меньше 10 °C запаса. Стеклянным KADAMM РЕА-Р 150 и 200 л, подъёмно-поворотным KADAMM РЕА-П и нержавеющим KADAMM РЕА-Н тех же объёмов соответствуют ЦТ-К200-40 и ЦТ-К200-80 — именно они предложены на шаге «Комплект» в конфигураторах этих карточек; к нержавеющим реакторам 300 л идут ЦТ-К300-40Ex и ЦТ-К300-80Ex. На нижней границе диапазона холодопроизводительность заметно ниже, чем при +20 °C, так что процесс при −20 °C с выраженной экзотермой ведут на исполнении −40, а исполнение −80 нужно при рабочей температуре ниже −30 °C. Паспортных параметров пилотный криотермостат достигает только при трёх условиях. Первое — трёхфазная сеть 380 В с автоматом по паспорту: нагрев до 24 кВт, к нему компрессоры и насос. Второе — вентиляция помещения, которая успевает отводить тепло конденсатора холодильной машины, либо опция водяного охлаждения конденсатора. Третье — ровный пол и свободный подход для обслуживания. Когда рубашку 150–200 л нужно только греть, проще и дешевле взять термостат закрытого контура KADAMM ЦТ-НЗ200; когда нужен только холод — криостаты KADAMM ЦТ-О100 с баком 100 л. Реакторам больше 300 л подходит промышленный KADAMM ЦТ-К1000-40 с баком 400 л.

Каждый криотермостат KADAMM ЦТ-К 200–300 л комплектуется паспортом, русскоязычным руководством по эксплуатации и декларацией соответствия. Как лабораторное и пилотное электрооборудование он отвечает регламентам ЕАЭС: ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования» и ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств». Изготовление ведётся по системе качества ISO 9001, на корпусе есть знак CE.

Взрывозащиты у базовых KADAMM ЦТ-К200-40 и ЦТ-К200-80 нет, их место — за границей взрывоопасной зоны. Для зоны предназначены ЦТ-К200-40Ex, ЦТ-К200-80Ex, ЦТ-К300-40Ex и ЦТ-К300-80Ex: при их разработке учтён ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», а допустимая зона, Ex-маркировка и документы указываются в паспорте каждой поставки. Холодильный контур герметичен, компрессор защищён от перегрева и аварийного давления; при превышении верхнего температурного предела нагрев отключается автоматически.

• Электробезопасность — трёхфазное питание 380 В: помимо нагрева на 18 или 24 кВт ток берут компрессоры и насос 750 Вт, поэтому нужна выделенная линия, автомат и заземление согласно паспорту исполнения.
• Термическая безопасность — один и тот же контур работает и при +200 °C, и при −80 °C: шланги нужны в теплоизоляции, руки и глаза при заливке и отборе защищают, а бак во время работы держат под крышкой.
• Холодильная машина — хладагент циркулирует в замкнутом контуре, конденсатор обдувается воздухом (водяной вариант доступен опционально); компрессор защищён по давлению, перегреву и питанию.
• Взрывозащита — для работы внутри зоны есть четыре Ex-исполнения с PLC и USB; базовые исполнения устанавливают снаружи, а категорию зоны и маркировку указывает паспорт поставки.
• Документы в поставке — вместе с прибором идут паспорт, руководство и декларация соответствия ТР ТС; протоколы, сертификаты и бумаги по взрывозащите высылаем по запросу.

Габариты и масса, тип хладагента и объём его заправки, холодопроизводительность при +20 °C и вблизи нижнего предела, а для Ex-исполнений — полная маркировка взрывозащиты указываются в паспорте каждой поставки; эти данные сообщит менеджер.

Прежде чем подключать шланги, готовят помещение и электролинию: ЦТ-К 200–300 л стоят на полу, питаются от трёх фаз и несут собственную холодильную машину. Ниже — рекомендуемая последовательность, общая для всех шести артикулов:

Обслуживание в процессе эксплуатации

• Теплоноситель — следить за уровнем и видом масла; менять по графику из руководства, а также если масло потемнело или загустело; перед переходом на другую среду контур промывают.
• Конденсатор холодильной машины — по графику очищать от пыли решётку и рёбра: если конденсатор забит, холода становится меньше, а компрессор перегревается.
• Шланги и штуцеры — осматривать всякий раз, когда меняется температурный диапазон; менять, если шланг потерял эластичность, треснул или у хомутов видно масло.
• Насос — в смазке не нуждается; о расходе судят по тому, за сколько рубашка выходит на уставку: если медленнее, теплоноситель загустел или где-то засор.
• Журнал и программы — для Ex-исполнений: регулярно сохранять журнал через USB и делать резервные копии программ PLC.